全国高考新课标版化学试题分类汇编之考点9 电化学.docx

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全国高考新课标版化学试题分类汇编之考点9电化学

考点9电化学

一、选择题

1.（2017•乙卷•11）支撑海港码头基础的防腐技术,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。

下列有关表述不正确的是（　　）

A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

【命题意图】本题考查电化学的知识,意在考查学生对电化学腐蚀和防护原理的理解和应用能力。

【解题关键】装置为电解池,目的是保护钢管桩不被腐蚀。

【信息提取】题干中“高硅铸铁为惰性辅助阳极”,说明该电极为惰性电极,不参与电极反应。

【试题解析】选C。

通过外加电流的阴极保护法可以有效防止钢管桩的腐蚀,从而使钢管桩表面腐蚀电流接近于零,A项正确;通电后高硅铸铁为阳极,发生氧化反应,电子流出通过外电路流向钢管桩,B项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,阳极反应的实质是水的电解,高硅铸铁并不是损耗阳极材料,只起传递电流的作用,C项错误;可以根据发生腐蚀的趋势不同调整通入的保护电流,D项正确。

２.（2017•丙卷•11）全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为:

16Li+xS8

8Li2Sx（2≤x≤8）。

下列说法错误的是（　　）

A.电池工作时,正极可发生反应:

2Li2S6+2Li++2e-

3Li2S4

B.电池工作时,外电路中流过0.02mol电子,负极材料减重0.14g

C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性

D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多

【命题意图】本题考查新型电池,正确获取图中提供信息是解答本题的关键,根据阳离子的移动方向判断正负极,难点是电极反应式的书写,意在考查学生对原电池原理的理解和应用能力。

【试题解析】选D。

电池工作时,Li+向正极移动,则a为正极,正极上得电子发生还原反应,电极反应可以为2Li2S6+2Li++2e-

3Li2S4,A项正确;电池工作时,转移0.02mol电子时,Li被氧化生成Li+的物质的量为0.02mol,负极质量减轻0.14g,B项正确;石墨能导电,利用石墨烯作电极,可提高电极a的导电性,C项正确;并不是电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多,D项错误。

3.（2017•甲卷•11）用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。

下列叙述错误的是（　　）

A.待加工铝质工件为阳极

B.可选用不锈钢网作为阴极

C.阴极的电极反应式为Al3++3e-

Al

D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

【命题意图】本题考查电化学知识,意在考查考生对电解原理的理解和电极反应式的书写能力。

【试题解析】选C。

题目用电解氧化法在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,即Al的化合价要升高,失电子发生氧化反应,因此铝为阳极,故A项正确;阴极的材料选择不会对电解有影响,因此可以选择不锈钢网,且不锈钢网的接触面积大,能增加电解效率,故B项正确;阴极应为溶液中H+得电子生成氢气,其电极反应式为2H++2e―

H2↑,故C项错误;电解时,阴离子在电解池中移向阳极,故D项正确。

【题后反思】分析电解过程的良好思路

（1）首先判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。

（2）再分析电解质溶液的组成,找全离子并分阴、阳两组（不要忘记水溶液中的H+和OH-）。

（3）依据阴、阳两极离子的放电顺序判断电极反应。

（4）分析电极反应,判断电极产物,写出电极反应式,要注意遵循原子守恒和电荷守恒。

（5）最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。

4.（双选）（2017·江苏高考·12）下列说法正确的是（　　）

A.反应N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）的ΔH<0,ΔS>0

B.地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀

C.常温下,Ksp[Mg（OH）2]＝5.6×10-12,pH＝10的含Mg2+溶液中,c（Mg2+）≤5.6×10-4mol·L-1

D.常温常压下,锌与稀H2SO4反应生成11.2LH2,反应中转移的电子数为6.02×1023

【命题意图】本题考查反应进行的方向、金属的防腐、Ksp以及气体摩尔体积使用条件的知识,意在考查学生对化学基本理论的掌握程度。

【试题解析】选B、C。

A项,该反应的气体体积减小,即ΔS<0,错误;B项,Zn可以保护铁,为牺牲阳极的阴极保护法,正确;C项,c（OH-）＝10-4mol·L-1,c（Mg2+）≤Ksp[Mg（OH）2]/c2（OH-）＝5.6×10-12/（10-4）2＝5.6×10-4mol·L-1,正确;D项,非标准状况下,11.2LH2不是0.5mol,错误。

【易错警示】本题D项,使用气体摩尔体积需要具备两个条件,一是标准状况,二是气体。

二、非选择题

5.（2017·天津高考·7）某混合物浆液含Al（OH）3、MnO2和少量Na2CrO4。

考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置如图所示,使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液,并回收利用。

回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。

Ⅰ.固体混合物的分离和利用（流程图中的部分分离操作和反应条件未标明）

（1）反应①所加试剂NaOH的电子式为　　　　　　　　　。

B→C的反应条件为　　　　　　　　　　,C→Al的制备方法称为　　　　　　　　　　。

（2）该小组探究反应②发生的条件。

D与浓盐酸混合,不加热,无变化;加热有Cl2生成,当反应停止后,固体有剩余,此时滴加硫酸,又产生Cl2。

由此判断影响该反应有效进行的因素有（填序号）　　　　。

a.温度　　　　　b.Cl-的浓度　　　　　c.溶液的酸度

（3）0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物,放热4.28kJ,该反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　。

Ⅱ.含铬元素溶液的分离和利用

（4）用惰性电极电解时,

能从浆液中分离出来的原因是　　　　　　　　　　　　,分离后含铬元素的粒子是　　　　　　　　　;阴极室生成的物质为　　　　　　　　　　　　　　　（写化学式）。

【命题意图】本题借助元素化合物的知识考查电子式的书写、物质的制备、热化学方程式的书写、电化学等相关知识,意在考查学生对元素化合物知识的综合应用能力。

【试题解析】惰性电极电解混合物的浆液时,Na+移向阴极,

移向阳极。

Al（OH）3、MnO2在固体混合物中,当加入NaOH时,Al（OH）3转化为

通入CO2转化为Al（OH）3沉淀,再加热分解为Al2O3,最后熔融电解生成Al。

（1）NaOH的电子式为Na+

;根据上述分析,B

C的条件为加热或者煅烧,C

Al的制备方法为电解Al2O3。

（2）由题干图示可知,D为MnO2,所以其与浓盐酸的反应条件为加热,根据信息,加入硫酸之后会继续反应,所以影响条件为温度和溶液的酸度。

（3）根据题干信息可知,该反应的热化学方程式为2Cl2（g）+TiO2（s）+2C（s）

TiCl4（l）+2CO（g）　ΔH＝-85.6kJ·mol-1。

（4）在直流电源的作用下,

通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液;分离后含铬元素的粒子是

和

;由于阴极是溶液中的H+得电子生成氢气,所以阴极室生成的物质为NaOH和H2。

答案:

（1）Na+

　加热（或煅烧）　电解法

（2）a、c

（3）2Cl2（g）+TiO2（s）+2C（s）

TiCl4（l）+2CO（g）　ΔH＝-85.6kJ·mol-1

（4）在直流电场作用下,

通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液

和

　NaOH和H2

【知识拓展】常见金属冶炼的方法:

（1）电解法:

金属活动性顺序表中Na→Al（较活泼）金属的冶炼。

如2Al2O3（熔融）

4Al+3O2↑。

（2）热还原法:

金属活动性顺序表中Zn→Cu金属的冶炼。

①用H2作还原剂金属的冶炼。

②用C（焦炭、木炭）、CO作还原剂。

如ZnO+C

Zn+CO↑等。

③作还原剂（铝热剂）冶炼难熔的金属。

④用Na、Mg等活泼金属为还原剂冶炼Ti等有色金属。

（3）加热法:

Hg、Ag等不活泼金属的冶炼,可用加热其氧化物或煅烧其硫化物的方法。

（4）物理提取——富集:

Pt、Au在自然界中存在,其密度很大,用多次淘洗法去掉矿粒、泥沙等杂质便可得。

（5）湿法冶金:

即利用溶液中发生的化学反应（如置换、氧化还原、中和、水解等）,对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。

6.（2017·北京高考·28）某小组在验证反应“Fe+2Ag+

Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。

向硝酸酸化的0.05mol·L-1硝酸银溶液（pH≈2）中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。

（1）检验产物

①取出少量黑色固体,洗涤后,　　　　　　　（填操作和现象）,证明黑色固体中含有Ag。

②取上层清液,滴加K3[Fe（CN）6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有　　　　。

（2）针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是　　　　　　　（用离子方程式表示）。

针对两种观点继续实验:

①取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。

同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:

序号

取样时间/min

现象

ⅰ

3

产生大量白色沉淀;

溶液呈红色

ⅱ

30

产生白色沉淀;较3min时量少;

溶液红色较3min时加深

ⅲ

120

产生白色沉淀;较30min时量少;

溶液红色较30min时变浅

（资料:

Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN）

②对Fe3+产生的原因作出如下假设:

假设a:

可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+;

假设b:

空气中存在O2,由于　　　　　　（用离子方程式表示）,可产生Fe3+;

假设c:

酸性溶液中NO-3具有氧化性,可产生Fe3+;

假设d:

根据　　　　　　　现象,判断溶液中存在Ag+,可产生Fe3+。

③下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。

实验Ⅱ可证实假设d成立。

实验Ⅰ:

向硝酸酸化的　　　　溶液（pH≈2）中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液,3min时溶液呈浅红色,30min后溶液几乎无色。

实验Ⅱ:

装置如图。

其中甲溶液是　　　　,操作及现象是　　　　　　　　　。

（3）根据实验现象,结合方程式推测实验ⅰ~ⅲ中Fe3+浓度变化的原因:

　　　　。

【命题意图】本题考查化学实验的设计与评价、电化学知识。

意在考查学生的探究能力、对实验设计方案的分析评价能力、利用电化学解决实际问题的能力。

【试题解析】

（1）①黑色固体中含有过量铁,如果同时含有银,则可以加入HCl或H2SO4溶解Fe,而银不能溶解。

②K3[Fe（CN）6]是检验Fe2+的试剂,所以产生蓝色沉淀说明含有Fe2+。

（2）②过量铁粉与Fe3+反应生成Fe2+,即Fe+2Fe3+

3Fe2+。

O2氧化Fe2+反应为4Fe2++O2+4H+

4Fe3++2H2O。

③实验Ⅰ的目的是证实假设a、b、c非主要原因,可以从后续现象中看出。

Fe3+在30min时几乎完全消失,故应使a、b、c、中变量全部存在,即溶液中只需不存在Ag+,此时Fe3+可被过量铁粉还原为Fe2+。

故初始时加入Fe（NO3）3溶液,随时间进行,可看到Fe3+浓度逐渐降低的实验现象。

实验Ⅱ是为了证实Ag+可能将Fe2+氧化为Fe3+,故甲溶液必为Fe2+溶液。

由于

的影响已被实验Ⅰ排除,为了避免其他阴离子干扰,可选用Fe（NO3）2。

在原电池结构中,Ag+将Fe2+氧化为Fe3+,电流表应有偏转。

为证实Fe3+产生,应在电流表偏转后向左池加入KSCN验证。

（3）从

（2）的三个时间取上层清液现象不同可以看出Ag+浓度逐渐降低,而Fe3+浓度先升高后降低。

由于反应中Fe3+生成的原因已由上述实验Ⅱ证实为Ag++Fe2+

Ag+Fe3+,故3~30min内应是该反应使Fe3+浓度上升,而Fe3+浓度下降则是由于2Fe3++Fe

3Fe2+的存在导致的。

由于此前Ag+浓度下降,Fe3+浓度上升,导致2Fe3++Fe

3Fe2+的反应速率超过Ag++Fe2+

Ag+Fe3+,使Fe3+的消耗快于生成,从而导致30~120min内Fe3+浓度下降。

答案:

（1）①加入足量稀盐酸（或稀硫酸）酸化,固体未完全溶解　②Fe2+

（2）Fe+2Fe3+

3Fe2+

②4Fe2++O2+4H+

4Fe3++2H2O　生成白色沉淀

③Fe（NO3）3　Fe（NO3）2　当电流表指针偏转时,向左侧甲溶液中加入KSCN溶液;溶液变红

（3）溶液中存在Ag++Fe2+

Ag+Fe3+反应,在3~30min,Fe3+浓度增大,Ag+浓度减小,导致AgSCN白色沉淀减少;而Fe3++3SCN-

Fe（SCN）3正向移动,红色变深;随时间进行,Fe3+浓度增大,导致Fe+2Fe3+

3Fe2+速率加快,于是30~120min,Fe3+浓度减小,红色又变浅

7.（2017·江苏高考·16）铝是应用广泛的金属。

以铝土矿（主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备铝的一种工艺流程如下:

注:

SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。

（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。

（2）向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH　　　　（填“增大”“不变”或“减小”）。

（3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是

 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。

阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　,阴极产生的物质A的化学式为　　　　　　　　　　　　　　。

（5）铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。

在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是                           　。

【命题意图】本题考查金属铝的工艺流程制备,意在考查学生运用化学知识分析工业流程以及对生产中某些现象解析的能力。

【试题解析】

（1）Al2O3为两性氧化物,在NaOH溶液中会溶解生成NaAlO2。

（2）加入的NaHCO3与过量的NaOH反应,导致溶液的pH减小。

（3）电解Al2O3时生成O2,O2会氧化石墨。

（4）阳极为OH-失去电子生成O2,水电离的OH-放电之后,留下H+,可以与

反应生成

。

阴极为H+放电生成H2。

（5）NH4Cl水解显酸性,H+可以去除铝表面的氧化膜,使得Al更易与N2反应。

答案:

（1）Al2O3+2OH-

2

+H2O　

（2）减小

（3）石墨电极被阳极上产生的O2氧化

（4）4

+2H2O-4e-

4

+O2↑　H2

（5）NH4Cl水解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜